一种航天器运动仿真系统及相关产品的制作方法

本申请涉及仿真，尤其涉及一种航天器运动仿真系统及相关产品。

背景技术：

1、在航天工程中，仿真是一项至关重要的任务，它可以预测和评估航天器在各种情况下的表现。然而，传统的航天器仿真系统存在一些挑战。首先，为了实现各种功能，这些系统通常需要使用多种不同的软件工具，如matlab/simulink、python等。这样做的缺点是增加了系统的复杂性和不一致性，因为每种软件都有其独特的编程语言和工作流程。其次，由于这些软件的特点和限制，设计人员经常需要花费大量时间和精力来解决学习不同的软件，增加了开发和维护的成本，还可能导致系统的错误和故障。

2、综上所述，尽管传统的航天器仿真系统在过去发挥了重要作用，但其复杂的结构、不一致的操作和低下的效率已经成为了阻碍进一步发展的主要障碍。因此，如何实现一种统一高效的航天器仿真系统已经成为了当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种航天器运动仿真系统，旨在将不同类型和来源的数据、模型、算法、软件等集成到一个统一的环境中，实现数据、模型、算法和软件之间的交互和协同。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种航天器运动仿真系统，所述系统包括飞控模块、时间模块、空间环境模块、卫星模块、传感器模块、执行器模块、星载计算机、变轨控制模块、协议转换模块和显示模块；所述时间模块连接所述空间环境模块，所述空间环境模块连接所述飞控模块，所述卫星模块分别连接所述传感器模块和所述执行器模块；所述接所述传感器模块和所述执行器模块分别连接所述星载计算机；所述飞控模块、时间模块、空间环境模块、卫星模块、变轨控制模块、星载计算机均与所述协议转换模块连接；

3、所述时间模块上运行有各时区的时间模型，所述各时区的时间模型用于模拟航天器在运动过程中的时间变化，并将所述时间变化输出至协议转换模块；

4、所述空间环境模块上运行有日月模型，所述日月模型用于获取所述时间模块上的时间变化模拟空间环境中各天体的场景，并将所述各天体的场景输出至协议转换模块；

5、所述传感器控制模块用于获取航天器的姿态信息和轨道信息，并将所述姿态信息和轨道信息传送至星载计算机；

6、所述星载计算机用于根据所述姿态信息和轨道信息确定所述航天器的姿态变化信息和轨道变化信息，并将所述姿态变化信息和轨道变化信息传输至所述执行器模块；

7、所述执行器模块用于根据所述航天器的姿态变化信息和轨道变化信息控制所述卫星模块中的航天器在运动过程中的姿态和轨道；

8、所述卫星模块上运行有卫星动力学模型，所述卫星动力学模型用于模拟航天器在运动过程中的姿态和轨道，并将所述姿态和轨道传输至所述变轨控制模块；

9、所述变轨控制模块上运行有变轨策略模型，所述变轨策略模型用于将所述姿态和轨道传输至协议转换模块；

10、所述飞控模块包括多个飞行工况控制函数，用于响应仿真系统的调用指令，读取空间环境中各天体的场景，基于所述空间环境中各天体的场景，输出空间环境信息给协议转换模块；

11、所述协议转换模块用于接收各模块发送的时间变化、各天体的场景、空间环境信息、姿态和轨道转换为统一的协议的仿真结果发送到所述显示模块，以使所述显示模块可视化的显示所述航天器的运动过程。

12、可选地，所述系统还包括航天器附件模块，所述航天器附件模块分别与所述飞控模块、所述卫星模块和所述星载计算机连接；所述航天器附件模块用于响应于飞控模块发送的附件控制指令模拟与所述航天器连接的附件的动作。

13、可选地，所述航天器附件模块包括天线模块，所述天线模块分别与所述飞控模块、所述卫星模块和所述星载计算机连接；所述天线模块用于响应于飞控模块发送的天线控制指令模拟与所述航天器连接的天线的动作。

14、可选地，所述航天器附件模块包括太阳翼模块，所述太阳翼模块分别与所述飞控模块、所述卫星模块和所述星载计算机连接；所述太阳翼模块运行有太阳翼模型，所述太阳翼模型用于响应于飞控模块发送的太阳翼控制指令模拟与所述航天器连接的太阳翼的动作。

15、可选地，所述显示模块包括二维面板模块；所述二维面板模块包括所述传感器模块的多个控制接口，所述多个控制接口用于在所述二维面板模块向所述传感器模块输入航天器运动控制指令，以使所述传感器模块响应于所述航天器运动控制指令获取航天器的姿态信息和轨道信息。

16、可选地，所述航天器控制指令包括故障注入指令；所述二维面板模块包括故障注入界面，所述故障注入界面包括至少两个故障注入接口，所述两个故障注入接口以可操作视图组件的形式显示在所述二维操作界面的故障注入界面上，响应于点击所述可操作视图组件的操作，将所述故障注入指令输入到所述传感器模块。

17、可选地，所述二维面板模块还用于显示所述航天器在运动过程中的参数信息。

18、可选地，所述显示模块包括三维视景模块；

19、所述三维视景模块用于将所述仿真结果通过三维视景显示。

20、可选地，所述三维视景模块还包括与所述飞控模块、时间模块、空间环境模块、卫星模块、传感器模块、执行器模块、星载计算机和变轨控制模块连接的多个控制接口；响应于在所述三维视景模块的任一控制接口触发控制指令的操作，将所述控制指令发送到所述控制指令对应的模块，以使所述控制指令对应的模块执行所述控制指令对应的操作。

21、可选地，所述多个控制接口利用图标组件集成在所述三维实景模块，当所述三维视景模块通过三维视景展示所述仿真结果时，响应于触发所述组件的操作，打开所述多个控制接口页面。

22、第二方面，本申请提供了一种航天器运动仿真设备，所述设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储指令或代码，所述处理器用于执行所述指令或代码，以使所述设备运行前述第一方面实施方式中所介绍的航天器运动仿真系统。

23、第三方面，本申请提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有代码，当所述代码被运行时，运行所述代码的设备实现前述第一方面实施方式中所介绍的航天器运动仿真系统。

24、本申请提供了一种航天器运动仿真系统，所述系统包括飞控模块、时间模块、空间环境模块、卫星模块、传感器模块、执行器模块、星载计算机、变轨控制模块、协议转换模块和显示模块；所述时间模块连接所述空间环境模块，所述空间环境模块连接所述飞控模块，所述卫星模块分别连接所述传感器模块和所述执行器模块；所述接所述传感器模块和所述执行器模块分别连接所述星载计算机；所述飞控模块、时间模块、空间环境模块、卫星模块、变轨控制模块、星载计算机均与所述协议转换模块连接；所述协议转换模块和所述显示模块连接。这样，通过将不同类型和来源的数据、模型、算法、软件等集成到一个统一的环境中，实现数据、模型、算法、软件之间的交互操作和协同。

技术特征：

1.一种航天器运动仿真系统，其特征在于，所述系统包括飞控模块、时间模块、空间环境模块、卫星模块、传感器模块、执行器模块、星载计算机、变轨控制模块、协议转换模块和显示模块；所述时间模块连接所述空间环境模块，所述空间环境模块连接所述飞控模块，所述卫星模块分别连接所述传感器模块和所述执行器模块；所述接所述传感器模块和所述执行器模块分别连接所述星载计算机；所述飞控模块、时间模块、空间环境模块、卫星模块、变轨控制模块、星载计算机均与所述协议转换模块连接；所述协议转换模块和所述显示模块连接；

2.根据权利要求1所述的航天器运动仿真系统，其特征在于，所述系统还包括航天器附件模块，所述航天器附件模块分别与所述飞控模块、所述卫星模块和所述星载计算机连接；所述航天器附件模块用于响应于飞控模块发送的附件控制指令模拟与所述航天器连接的附件的动作。

3.根据权利要求2所述的航天器运动仿真系统，其特征在于，所述航天器附件模块包括天线模块，所述天线模块分别与所述飞控模块、所述卫星模块和所述星载计算机连接；所述天线模块用于响应于飞控模块发送的天线控制指令模拟与所述航天器连接的天线的动作。

4.根据权利要求2所述的航天器运动仿真系统，其特征在于，所述航天器附件模块包括太阳翼模块，所述太阳翼模块分别与所述飞控模块、所述卫星模块和所述星载计算机连接；所述太阳翼模块运行有太阳翼模型，所述太阳翼模型用于响应于飞控模块发送的太阳翼控制指令模拟与所述航天器连接的太阳翼的动作。

5.根据权利要求1所述的航天器运动仿真系统，其特征在于，所述显示模块包括二维面板模块；所述二维面板模块包括所述传感器模块的多个控制接口，所述多个控制接口用于在所述二维面板模块向所述传感器模块输入航天器运动控制指令，以使所述传感器模块响应于所述航天器运动控制指令获取航天器的姿态信息和轨道信息。

6.根据权利要求5所述的航天器运动仿真系统，其特征在于，所述航天器控制指令包括故障注入指令；所述二维面板模块包括故障注入界面，所述故障注入界面包括至少两个故障注入接口，所述两个故障注入接口以可操作视图组件的形式显示在所述二维操作界面的故障注入界面上，响应于点击所述可操作视图组件的操作，将所述故障注入指令输入到所述传感器模块。

7.根据权利要求1所述的航天器运动仿真系统，其特征在于，所述二维面板模块用于显示所述航天器在运动过程中的参数信息。

8.根据权利要求1所述的航天器运动仿真系统，其特征在于，所述显示模块包括三维视景模块；

9.根据权利要求8所述的航天器运动仿真系统，其特征在于，所述三维视景模块还包括与所述飞控模块、时间模块、空间环境模块、卫星模块、传感器模块、执行器模块、星载计算机和变轨控制模块连接的多个控制接口；响应于在所述三维视景模块的任一控制接口触发控制指令的操作，将所述控制指令发送到所述控制指令对应的模块，以使所述控制指令对应的模块执行所述控制指令对应的操作。

10.根据权利要求9所述的航天器运动仿真系统，其特征在于，所述多个控制接口利用图标组件集成在所述三维实景模块，当所述三维视景模块通过三维视景展示所述仿真结果时，响应于触发所述组件的操作，打开所述多个控制接口页面。

技术总结
本申请提供了一种航天器运动仿真系统，系统包括飞控模块、时间模块、空间环境模块、卫星模块、传感器模块、执行器模块、星载计算机、变轨控制模块、协议转换模块和显示模块；时间模块连接空间环境模块，空间环境模块连接飞控模块，卫星模块分别连接传感器模块和执行器模块；接传感器模块和执行器模块分别连接星载计算机；飞控模块、时间模块、空间环境模块、卫星模块、变轨控制模块、星载计算机均与协议转换模块连接；协议转换模块和显示模块连接。这样，通过将不同类型和来源的数据、模型、算法、软件等集成到一个统一的环境中，实现数据、模型、算法、软件之间的互操作和协同。

技术研发人员：贝晓狮,张桥,朱小松
受保护的技术使用者：北京世冠金洋科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/8